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为什么海洋是咸的?

盐分在全球各地循环,在每一步都留下痕迹——最终被沉积到海洋中。以下是这个过程的运作方式,以及为什么海洋的盐含量可能比你想象的更重要。

作者:Cody Cottier
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图片来源:Eug Png/Shutterstock

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如果你曾不幸尝到一口海水,你大概知道它有多咸。一小口就够难受的了,但地球海洋的总盐含量确实是惊人的:根据每升平均 7 汤匙的比例,科学家估计海洋中溶解了约 5000 万亿吨(也就是 15 个零)的盐。

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更令人难以置信的是,海洋并非生来就是咸的。它是从陆地上群山、丘陵和平原上,一点一点、一年一年地缓慢渗入海洋的。要了解原因,我们首先需要了解一些关于盐的知识。

海洋中的盐从何而来

盐不仅仅是餐桌上的调味品。在化学上,这个术语指的是任何带有正负电荷的离子化合物——不仅仅是我们用来烹饪的氯化钠,还包括镁、硫酸盐、钾等许多其他物质。

这些各种各样的盐存在于世界各地的岩石中。当冰冻和解冻等自然力量将岩石分解成越来越小的碎片时,它们的矿物质(包括盐)就会随着侵蚀被冲向海洋。

在整个过程中,由于其离子特性,盐还容易受到第二次破坏性过程的影响:化学风化。每个水分子中的氢原子带负电,氧原子带正电。由于异性相吸,雨水和河流在流经地表时能够围绕并溶解盐离子。

同样的效果在 地下火山 中也能找到。“任何水接触岩石的地方都在发生,”丹麦技术大学的化学海洋学家 Colin Stedmon 说。“水是终极溶剂。”


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为什么湖泊和河流没有那么多盐?

这些含盐溶液的每一滴最终都会流入海洋。然而,它们都来自河流,而河流似乎不受其含盐负荷的影响。

事实证明,每一点所谓的“淡水”中都含有少量的盐。其含量不足以让你的味蕾察觉,但当这些微量盐分到达最终目的地时,它们会汇集在一起,产生严重的咸味。

这是因为一旦盐分沉积在海洋中,随着水分蒸发到大气中,它会变得更加浓缩——新一轮的雨水很快就会去侵蚀下一批矿物质,而盐晶体则被留在原地。

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海盐

不过,它们并非永远留在那里。随着时间的推移,各种自然过程会从海洋系统中去除盐分。在沿海浅水区,盐分浓度会变得非常高,以至于无法溶解更多,有些就会沉淀下来,在海底形成一层。这就是我们获得心爱的海盐的来源,它具有独特而复杂的风味。

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海水还会渗入深海裂缝,将盐分带入地幔深处,在那里它可能会再次找到进入岩石的途径,这些岩石最终将在大陆上再次出现。届时,循环将重新开始。

然而,水和盐的循环之间存在显著的不匹配(Stedmon 表示,盐的循环要慢几千年)。水在不断流动,而盐的迁移需要漫长的时间。因此,海洋变得极其咸,而我们内陆的水源仍然可以饮用。

尽管时间尺度差异巨大,但这两个循环已经达到了平衡。海洋可以溶解远超目前含量的盐,但它并没有变得越来越咸。无论河流带来多少,都会有大致相当的量被带走。“供应非常缓慢,”Stedmon 说,“与非常缓慢的去除相平衡。”


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为什么海洋的盐含量很重要

盐可能是世界上最被忽视的参与者之一。它并非无目的地漂浮着;事实上,它对地球的大部分天气负有责任。

洋流将温暖和冷水输送到全球各地,是全球气候的关键调节者。而这些洋流反过来又主要由风、水温,以及——你猜对了——盐度造成。

就像气象学家测量气温来预测大气中的情况一样,海洋学家测量这些因素来模拟洋流的未来活动(正如前面提到的,这也会影响大气天气)。

海洋中实际上布满了来自国际 ARGO 计划的 自主机器人传感器。它们会像反向的气象气球一样,常规地下沉到数千英尺深处收集数据。由于我们确切地知道盐水导电性如何,它们会通过一个电导池泵入一些海水来测试其盐度。然后它们将结果传达给气象站。

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它们帮助生成的预报对于我们所有与海洋的互动都至关重要,从航运到 波浪能利用。洋流还输送维持海洋生物的营养物质,这意味着我们可以利用它们来追踪鱼类种群。

正如 Stedmon 所说,“[洋流] 循环与我们如何利用海洋之间存在直接联系。”他补充说,循环与盐之间也存在同样重要的联系。

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我们的Discovermagazine.com作家在文章中采用同行评审研究和高质量来源,我们的编辑会审阅科学准确性和编辑标准。请查看本文使用的以下来源

  • Cody Cottier

    Cody Cottier是《发现杂志》的自由撰稿人,经常报道关于动物行为、人类进化、意识、天体物理学和环境的新科学研究。 

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